基于CAD/CAM的機(jī)械制圖教學(xué)研究

李曉紅　 陸美文

【摘 要】將CAD/CAM技術(shù)與機(jī)械制圖課程融合，以計(jì)算機(jī)繪圖軟件應(yīng)用為主線(xiàn)的制圖課程教學(xué)改革，對(duì)于解決制圖課程的教學(xué)難題，培養(yǎng)適應(yīng)先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的技能型人才具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】CAD/CAM 機(jī)械制圖 教學(xué)研究

【中圖分類(lèi)號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2014）11C-0157-02

機(jī)械制圖是機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)既有理論、又偏重實(shí)踐的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，是基于典型機(jī)械零部件測(cè)繪、造型和加工過(guò)程的課程。課程所形成的“圖樣繪制、識(shí)讀”能力，是學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課程和其它實(shí)踐課程的基礎(chǔ)，并在后續(xù)涉及機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、加工工藝、設(shè)備操作等若干課程中持續(xù)貫穿運(yùn)用與提高。

CAD/CAM技術(shù)是提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)品質(zhì)和制造技術(shù)、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本的強(qiáng)有力手段。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和普及，計(jì)算機(jī)繪圖基本替代了手工繪圖，但是手工繪圖是計(jì)算機(jī)繪圖的基礎(chǔ)，不能完全放棄，唯有將兩者有機(jī)結(jié)合。特別是CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用對(duì)制造業(yè)產(chǎn)生了巨大的影響，高職院校機(jī)械制圖的教學(xué)如何在發(fā)展提高的同時(shí)，適應(yīng)和推動(dòng)這一技術(shù)的發(fā)展，并利用CAD/CAM技術(shù)的先進(jìn)性以及學(xué)生對(duì)這一技術(shù)的喜愛(ài)和接受程度，開(kāi)展制圖課程的教學(xué)改革，成為了一個(gè)重要的研究課題。

一、教學(xué)改革的必要性

目前，機(jī)械制圖、CAD/CAM分別教學(xué)，花費(fèi)的時(shí)間多，教學(xué)效果差。特別是現(xiàn)在的高職學(xué)生形象思維能力較差，對(duì)機(jī)械制圖的學(xué)習(xí)感到非常的困難，最終的結(jié)果是學(xué)生無(wú)法掌握畫(huà)圖和看圖的技能，難以達(dá)到既能手工作圖和識(shí)讀工程圖，又能使用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行繪圖的培養(yǎng)目標(biāo)。究其原因，除了學(xué)生自身學(xué)習(xí)能力下降外，主要原因是教學(xué)過(guò)程沒(méi)有將制圖與當(dāng)今流行的三維設(shè)計(jì)軟件有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，學(xué)生無(wú)法借助外部手段促進(jìn)對(duì)知識(shí)的理解。為促進(jìn)確保制圖課程的教學(xué)效果，必須對(duì)現(xiàn)有課程內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化整合，對(duì)機(jī)械制圖與CAD/CAM課程的教學(xué)模式進(jìn)行大膽改革。

二、教學(xué)改革的思路

傳統(tǒng)的教學(xué)模式是借助于實(shí)物模型或掛圖等靜態(tài)的教學(xué)工具，而很多學(xué)生缺乏對(duì)立體模型的觀察能力，又看不懂掛圖，久而久之難以突破教學(xué)的難點(diǎn)越來(lái)越多。學(xué)生真正感到學(xué)習(xí)困難的原因是空間思維能力欠缺、學(xué)不懂，逐漸就沒(méi)有了學(xué)習(xí)的興趣，而恰恰相反的是CAD/CAM課程由于軟件具有強(qiáng)大的功能、造型的妙趣，得到學(xué)生的普遍歡迎，其三維造型的功能更是幫助學(xué)生建立空間思維能力，利用軟件可實(shí)現(xiàn)三維立體與二維圖形之間的轉(zhuǎn)換，學(xué)生可以多角度觀看物體三維模型，培養(yǎng)他們的空間想象能力，是幫助學(xué)生自主學(xué)習(xí)及提高學(xué)習(xí)效果的有效途徑。因此，通過(guò)把機(jī)械制圖、CAD/CAM課程優(yōu)化整合，將手工繪圖與計(jì)算機(jī)繪圖、看圖與三維造型、理論與實(shí)踐相結(jié)合，課程之間融會(huì)貫通，改變以繪制二維工程圖樣為主線(xiàn)的傳統(tǒng)教學(xué)模式。學(xué)生在三維造型的輕松學(xué)習(xí)環(huán)境中掌握機(jī)械制圖的課程要領(lǐng)，省去了老師和學(xué)生在制圖課程教學(xué)中的很多煩惱；整個(gè)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)遵循了行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法的要求，學(xué)生始終占據(jù)主體地位，將有利于提升教學(xué)效果。

三、教學(xué)改革實(shí)踐

機(jī)械制圖、CAD/CAM課程的優(yōu)化整合，減少畫(huà)法幾何的內(nèi)容，增加計(jì)算機(jī)幾何造型理論及計(jì)算機(jī)繪圖方法，適應(yīng)了工程設(shè)計(jì)的需要；對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、教材進(jìn)行大膽的改革，構(gòu)建適應(yīng)高職機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)機(jī)械制圖與CAD/CAM技術(shù)的教學(xué)模式，多種技術(shù)和教學(xué)手段融為一體，并根據(jù)零件的特征和表達(dá)方法將知識(shí)分塊，集中若干個(gè)時(shí)間段分別開(kāi)展模塊化的教學(xué)活動(dòng)。

（一）整合和重構(gòu)課程內(nèi)容，設(shè)計(jì)課程教學(xué)項(xiàng)目

（二）教材和教學(xué)方法改革

教學(xué)改革的實(shí)施依賴(lài)于教材的建設(shè)，現(xiàn)有教材內(nèi)容、組織架構(gòu)與教學(xué)改革不相符。因此，收集與制作有關(guān)的教學(xué)素材，編寫(xiě)機(jī)械制圖與CAD/CAM集中教學(xué)的教材，成為了教學(xué)改革的重點(diǎn)。授課時(shí)，遵循由實(shí)踐導(dǎo)出理論的原則，首先用三維軟件建立三維實(shí)體，再把三維實(shí)體直接生成二維視圖，然后講解投影原理、看圖方法。為便于學(xué)生對(duì)各模塊內(nèi)容的理解和掌握，集中精力解決學(xué)習(xí)中的難題，還需要實(shí)施“教、學(xué)、做”一體化的集中教學(xué)模式。通過(guò)該課程教材與教學(xué)模式的改革，提高機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)核心能力的培養(yǎng)。

（三）實(shí)施案例

零件實(shí)體的造型從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，學(xué)生從中掌握草圖的繪制，學(xué)會(huì)使用拉伸、旋轉(zhuǎn)等剪切命令。如底板、軸套等，這類(lèi)零件的草圖圖形簡(jiǎn)單，學(xué)生容易掌握；支撐板、彎管等形狀復(fù)雜的零件，學(xué)生要學(xué)會(huì)掃描和混合掃描等，繪圖時(shí)注意尺寸的關(guān)聯(lián)；帶有螺紋的零件，如螺桿、螺母等，主要是學(xué)會(huì)剪切材料和螺旋掃描的方法。

讀圖是機(jī)械制圖的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一，對(duì)學(xué)生的空間思維能力有一定要求，高職學(xué)生由于空間構(gòu)型能力較薄弱，老師再細(xì)致的講解讀圖方法和技巧，大部分學(xué)生還是一臉茫然，通過(guò)給學(xué)生實(shí)時(shí)制作三維模型，從各個(gè)視角對(duì)立體內(nèi)外結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)展示，如圖2所示。還可以剖切、斷面，直觀而又生動(dòng)地幫助學(xué)生理解看圖原理，摸索看圖的要領(lǐng)。

四、預(yù)期效果

多門(mén)課程優(yōu)化整合，重組教學(xué)內(nèi)容，打破以知識(shí)傳授為主要特征的傳統(tǒng)的課程教學(xué)模式。以典型的機(jī)械零件和部件為項(xiàng)目載體，以項(xiàng)目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式，將知識(shí)與技能有機(jī)融入到項(xiàng)目任務(wù)中，“教學(xué)做”一體激發(fā)和維持了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

CAD/CAM軟件簡(jiǎn)單方便的造型，靈活的旋轉(zhuǎn)與投影轉(zhuǎn)換，大大加深了學(xué)生對(duì)投影原理的理解，便于學(xué)生建立空間概念，使學(xué)生對(duì)機(jī)械制圖課程產(chǎn)生了耳目一新的感覺(jué)。克服了以往教學(xué)當(dāng)中，老師苦口婆心、學(xué)生昏昏欲睡還怨聲載道的弊端，也給機(jī)械制圖課程注入了新的內(nèi)涵和活力。

課程整合和一體化集中教學(xué)的模式，可使不同班級(jí)錯(cuò)開(kāi)使用機(jī)房的時(shí)間，解決了當(dāng)前課時(shí)和教學(xué)資源嚴(yán)重不足的難題。通過(guò)課程的整合和課程教學(xué)方法的改革，帶動(dòng)其他課程的教學(xué)改革，為專(zhuān)業(yè)課的教學(xué)探討一種切實(shí)可行的教學(xué)模式。

把CAD/CAM技術(shù)融入到制圖課堂中，把三維實(shí)體和二維工程圖有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，即把實(shí)體造型和特征造型的方法引入到傳統(tǒng)的機(jī)械制圖教學(xué)中，教學(xué)中以“體”為中心，由三維形體出發(fā)分析點(diǎn)、線(xiàn)、面或立體，畫(huà)二維圖形，符合了高職學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，便于學(xué)生理解和記憶，學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果也大幅度提高，解決了機(jī)械制圖課程難學(xué)、難教的矛盾，收到了事半功倍的效果。

【參考文獻(xiàn)】

[1]毛文武. 基于CAD 三維造型的制圖課程教學(xué)改革與探索[J].機(jī)電技術(shù)，2011（6）

【作者簡(jiǎn)介】李曉紅（1968- ），女，湖南新寧人，廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，研究方向：水利建筑工程及機(jī)電類(lèi)教學(xué)改革。

（責(zé)編 丁 夢(mèng)）